YA32-3150型四柱万能液压机液压系统设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上攀 枝 花 学 院学生课程设计说明书题 目： YA32-200四柱式万能液压机系统的设计 学生姓名： 田大烈 学 号：1 所在院(系)： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 10级机制4班 指 导 教 师： 张勇 职称： 副教授 2012年 6 月 15日攀枝花学院教务处制目录1 设计课题1.1设计内容设计一台YA32-3150KN型四柱万能液压机，设该四柱万能液压机下行部件G=1.5吨，下行行程1.2m 1.5m。1.2设计要求：(1) 确定液压缸的主要结构尺寸D，d(2) 绘制正式液压系统图（A3图纸）(3) 确定系统的主要参数(4) 进行必要

2、的性能验算（压力损失、热平衡）2 主要参数确定液压系统最高工作压力P=32MPa，在本系统中选用P=25MPa；主液压缸公称吨位3150KN；主液压缸用于冲压的压制力与回程力之比为8%，塑料制品的压制力与回程力之比为2%，取800KN；顶出缸公称顶出力取主缸公称吨位的五分之一，取650KN；顶出缸回程力为主液压缸公称吨位的十五分之一，210KN行程速度主液压缸 快速空行程 V=50mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=50mm/s顶出液压缸 顶出行程 V=50mm/s 回程 V=80mm/s3 确定主液压缸、顶出液压缸结构尺寸3.1 主液压缸1 主液压缸内径D：根据GB/T2346-

3、1993，取标准值 D主=400mm2 主液压缸活塞杆径d:根据GB/T2346-1993，取标准值d主=250mm3 主液压缸有效面积：（其中A1为无杆腔面积，A2为有杆腔面积） 4 主液压缸实际压制力和回程力: 5 主液压缸的工作力: （1）主液压缸的平衡压力 （2）主液压缸工进工作压力 （3）液压缸回程压力 3.2 顶出液压缸1 顶出液压缸内径: 根据GB/T2346-1993，取标准值D顶=200mm2 顶出液压缸活塞杆径 根据GB/T2346-1993，取标准d顶=160mm3 顶出液压缸有效面积（其中A3为无杆腔面积，A4为有杆腔面积） 4 顶出液压缸的实际顶出力和回程力 5 顶出

4、压缸的工作力 4 液压缸运动中的供油量计算4.1 主液压缸的进出油量1 主液压缸空程快速下行的进出油量： 2 主液压缸工作行程的进出油量： 3 主液压缸回程进出油量： 4.2 顶出液压缸退回行程的进出油量1 顶出液压缸顶出行程的进出油量： 2 顶出液压缸退回行程的进出油量： 5 确定快速空程供油方式，液压泵规格，驱动电机功率5.1 液压系统快速空程供油方式： 由于供油量大，不宜采用由液压泵供油方式，利用主液压缸活塞等自重快速下行，形成负压空腔，通过吸入阀从油箱吸油，同时使液压系统规格降低档次。5.2 选定液压泵的流量及规格：设计的液压系统最高工作压力P=25MPa，主液压缸工作行程，主液压缸的

5、无杆腔进油量为： 主液压缸的有杆腔进油量为: 顶出液压缸顶出行程的无杆腔进油量为： 设选主液压缸工作行程和顶出液压缸顶出行程工作压力最高（P=25MPa）工件顶出后不需要高压。主液压缸工作行程（即压制）流量为75.36L/min，主液压缸工作回程流量为229.6L/min，选用5ZKB732型斜轴式轴向柱塞变量泵，该泵主要技术性能参数如下：排量 234.3ml/r， 额定压力 16MPa， 最大压力 25MPa， 转速 970r/min， 容积效率 96%。该液压泵基本能满足本液压系统的要求。5.3 液压泵的驱动功率及电动机的选择：主液压缸的压制力与顶出液压缸的顶出工作压力均为P=25MPa，

6、主液压缸回程工作压力为10.45MPa，顶出液压缸退回行程工作压力为18.58MPa，液压系统允许短期过载，回此快速进退选10.45MPa，q=200L/min，工进选P=25MPa，q=75.36L/min，液压泵的容积效率v=0.96，机械效率m=0.95，两种工况电机驱动功率为：由以上数据，查机械设计手册，选取Y280S-6三相异步电动机驱动液压泵，该电动机主要性能参数如下：额定功率 45KW， 满载转速 980r/min。6 选取液压系统图6.1 液压系统图:6.2 电磁铁动作表：动 作 顺 序1YA2YA3YA4YA5YA6YA主液压缸快速下行+慢速加压+保 压卸压回程+停 止顶出缸

7、顶 出+退 回+压 边+浮动拉伸+6.3 油箱容积：上油箱容积： 根据GB2876-81标准，取其标准值630L。下油箱容积： 根据GB2876-81标准，取其标准值1600L。7 液压系统工作油路分析1启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）-à 电液换向阀7的M型中位-à 电液换向阀17的K型中位-à 油箱2液压缸15活塞快速下行：1YA，5YA通电，电液换向阀7右位工作，控制油路经电磁换向阀12打开液控单向阀13，接通液压缸15下腔与液控单向阀13的通道。进油路：主泵（恒功率输出）-à 电液换向阀7-à单向阀8-à 液压

8、缸15上腔回油路：液压缸15下腔-à 单向阀13-à 电液换向阀7-à 电液换向阀17的K型中位-à油箱液压缸活塞依靠重力快速下行形成负压空腔：大气压油-à 吸入阀11-à 液压缸15上腔3液压缸15活塞接触工件，慢速下行（增压行程）：液压缸活塞碰行程开关2XK使5YA断电，切断液压缸15下腔经液控单向阀13快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油-à 吸入阀11-à 上液压缸15上腔）吸油路。进油路：主泵（恒功率输出）-à 电液换向阀7-à 单向阀8-à 液压缸15上腔回油路：

9、液压缸15下腔-à 顺序阀14-à 电液换向阀7-à 电液换向阀17的K型中位-à 油箱4保压：液压缸15上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表9发出信息，1YA断电，液压缸15进口油路切断，（单向阀8和吸入阀11的高密封性能确保液压缸15活塞对工件保压，利用液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10的目的是防止控制油路使吸入阀11误动而造成液压缸15上腔卸荷）当液压缸15上腔压力降低到低于电接触压力表9调定压力，电接触压力表9又会使1YA通电，动力系统又会再次向液压缸15上腔供应压力油。主泵（恒功率输出）-à 电液换向阀7的M型中位-

10、4; 电液换向阀17的K型中位-à 油箱，主泵卸荷。5保压结束，液压缸15上腔卸荷后： 保压时间到位，时间继电器电出信息，2YA通电（1YA断电），液压缸15上腔压力很高，打开外控顺序阀10，大部分油液经外控顺序阀10流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀11通油箱的通道，只能先打开吸入11的卸荷阀，实现液压缸15上腔先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵1大部分油液-à 电液换向阀7-à 外控顺序阀10-à 油箱6液压缸15活塞快速上行：液压缸15上腔卸压达到吸入阀11开启的压力值时，外控顺序阀10关闭。进油路：主泵1-à 电液换向阀7-

11、4; 液控单向阀13-à 液压缸15下腔回油路：液压缸15上腔-à 吸入阀11-à 油箱7顶出工件液压缸15活塞快速上行到位，碰行程开关1XK，2YA断电，电液换向阀7复位，3YA通电，电液换向阀17右位工作。进油路：主泵1-à 电液换向阀7的M型中位-à 电液换向阀17-à 液压缸16下腔回油路：液压缸16上腔-à 电液换向阀17-à 油箱8顶出活塞退回：4YA通电，3YA断电，电液换向阀17左位工作进油路：主泵1-à 电液换向阀7的M型中位-à 电液换向阀17-à 液压缸16有杆腔

12、回油路：液压缸16无杆腔-à 电液换向阀17-à 油箱9 压边浮动拉伸：薄板拉伸时，要求顶出液压缸16无杆腔保持一定的压力，以便液压缸16活塞能随液压缸15活塞驱动一同下行对薄板进行拉伸，3YA通电，电液换向阀17右位工作，6YA通电，电磁阀19工作，溢流阀21调节液压缸16无杆腔油垫工作压力。进油路：主泵1-à 电液换向阀7的M型中位-à 电液换向阀17-à 液压缸16无杆腔吸油路: 大气压油-à 电液换向阀17-à 填补液压缸16有杆腔的负压空腔 8 计算和选取液压元件根据上面计算数据，查液压设计手册选取液压元件如下：序

13、 号元 件 名 称实际流量规 格1斜轴式轴向柱塞变量泵227L/min5ZKB7322齿轮泵18L/minBBXQ3电动机Y802-4三相异步电机4滤油器245L/minWU-250×F5先导式溢流阀227L/minCG2V-8FW6溢流阀18L/minYF-L10B7电液换向阀227L/min24DY-B32H-Z8单向阀227L/minDF-L32H29压力继电器IPD01-H6L-Y10外控内泄型顺序阀227L/minXD4F-L32H11液控单向阀376L/minDFY-F50H212两位三通电液换向阀18L/min24D-10H-TZ13液控单向阀227L/minDFY-F

14、32H214顺序阀227L/minXD2F-L32H15主液压缸16顶出液压缸17电液换向阀227L/min24DY-B32H-Z18节流阀227L/minLDF-L32C19两位两通电液换向阀227L/min22D-32B20先导式溢流阀227L/minCG2V-8FW21溢流阀227L/minYF-L32B9 液压系统稳定性论证9.1主液压缸压力损失的验算9.1.1快速空行程时的压力损失快速空行程时，由于液压缸进油从吸入阀11吸油，油路很短，因此不考虑进油路上的压力损失，在回油路上，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量q=3.83×10-3m3

15、/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。(1) 确定油流的流动状态：回油路中液流的雷诺数为由上可知，回油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：在回油路上，流速则压力损失为 （3）局部压力损失：由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失液控单向阀250229.82电液换向阀*2250229.84若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000

16、Pa，则回油路总的压力损失为： 9.1.2 慢速加压行程的压力损失在慢速加压行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=1.26×10-3m3/s，回油路q2=0.77×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。（1） 确定油流的流动状态：进油路中液流的雷诺数为 回油路中液流的雷诺数为 由上可知，进回油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失： 在进油路上，流速 则压力损失为 在回油路上，流速

17、则压力损失为 （3）局部压力损失 由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失单向阀8075.62电液换向阀250229.84顺序阀5046.23若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为：回油路总的压力损失为： 9.1.3 快速退回行程的压力损失在快速退回行程中，主液压缸从顺序阀10卸荷，油路很短，压力损失忽略不计，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=3.83×10-3m3/

18、s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。（1） 确定油流的流动状态：进油路中液流的雷诺数为 由上可知，进油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：在进油路上，流速 则压力损失为 （3）局部压力损失：由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失单向阀250229.82电液换向阀250229.84若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，

19、则进油路总的压力损失为：9.2 顶出液压缸压力损失验算9.2.1 顶出行程的压力损失在顶出液压缸顶出行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=1.57×10-3m3/s，回油路q2=0.57×10-3m3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。（1）确定油流的流动状态：进油路中液流的雷诺数为：回油路中液流的雷诺数为：由上可知，进回油路中的流动是层流。（2）沿程压力损失：在进油路上，流速则压力损失为

20、在回油路上，流速则压力损失为 （3）局部压力损失：由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失电液换向阀25094.2/34.2456791/7486若取集成块进油路压力损失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为：回油路总的压力损失为 ：9.2.2 顶出液压缸退回行程的压力损失在慢速加压行程中，已知油管长度l=2m，油管直径d=32×10-3m，通过的流量进油路q1=0.9×10-3m3/s，回油路q2=2.51×10-3m

21、3/s。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度15，由手册查出此时油的运动粘度v=1.5cm2/s，油的密度=900kg/m3，液压系统元件采用集成块式的配置形式。（1）确定油流的流动状态：进油路中液流的雷诺数为 回油路中液流的雷诺数为 由上可知，进回油路中的流动是层流。（2） 沿程压力损失：在进油路上，流速则压力损失为 在回油路上，流速则压力损失为 （3）局部压力损失：由于采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失列于下表中:元 件 名 称额定流量实际流量额定损失实际损失电液换向阀25054/150.6418662/若取集成块进油路压力损

22、失为30000Pa，回油路压力损失为50000Pa，则进油路总的压力损失为：回油路总的压力损失为：从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都能满足要求，说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的，满足要求。9.2.3液压系统发热和温升验算在整个工作循环中，工进阶段所占用的时间最长，所以系统的发热主要是工进阶段造成的，帮按工进工况验算系统温升。系统总的发热功率为： =38.65-34.5=4.15KW=4150W已知油箱容积V=1600L=1.6m3，则油箱的近似散热面积A为： 假定通风条件良好，取油箱散热系数Cr=15×10-3KW/(m2·)，则可得油液温升为： 设